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CN1649757A - 视频信号发生器 - Google Patents

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Abstract

建议一种布置在汽车里的视频信号发生器，它的配置应使它能进行自动监控。这可以根据对不变的图样的分析处理、根据有关测量信号变化的经验知识通过充分利用传感器组合中的冗余或者通过充分利用时间上的冗余来实现。

Description

视频信号发生器
背景技术
本发明涉及一种按独立权利要求前序部分所述的视频信号发生器。
由WO 01/60662 A1就已知一种设置在一个汽车里的视频信号发生器。这里它用于占位识别。
本发明的优点
与此对比，具有独立的权利要求特征的按本发明的视频信号发生器具有以下优点：视频信号发生器根据其图形信号来监控其功能能力。因而满足了对这样一种图形识别系统的可靠性要求。视频信号发生器既用于乘客识别、确定乘客的姿势或者用于对占用情况的分类，但也用于对周围环境的监控或者也用于例如翻车识别。因此尤其是不再需要一种附加的用于监控功能能力的传感技术，或者说可以减少对于附加的监控装置的要求。这里尤其可以在对于安全有重大关系的场合应用视频信号发生器，如同是用于保护乘客的系统那样。这里，视频信号发生器的功能能力恰好对于该功能能力来说是主要的。
通过在从属权利要求中所述的措施和改进方案可以对于在独立权利要求中所述的视频信号发生器进行有利的改进。
特别有利的是，该视频信号发生器具有一个分析处理单元，该单元由图形信号至少推导出一个值，分析处理单元就将此值与至少一个极限值相比较用来监控功能能力。然后可以引用有关测量信号变化的经验知识。尤其是可以对存储在一个配属于视频信号发生器的存储器里的一个极限值组进行比较。通过与多个极限值的比较尤其就可以确定一个系统状态。更为有利地就是使系统状态通过一个接口传输给其它的系统。这种接口可以设计成双线接口例如用于一个控制装置，但也可以设计成一种总线接口。为此则例如可以应用光学的、电的或者无线电总线配置。
此外有利的是，视频信号发生器根据至少一个不变的图样来产生图形信号。这种不变的图形信号然后用于自动监控，其方法是与一个内部参考图样进行比较。为此当然就可以产生出周围环境显现出的不变的特征或者由一个系统自动引起的不变的特性、例如借助于一个照明模块，或者产生出周围环境的手动引起的不变的特征、例如设置的目标，或者通过一种测试图形方法来产生。在测试图形方法中将模拟的传感器信号送给分析处理单元。设定了所属的测试信号。偏差则造成了故障报警。
此外有利的是，视频信号发生器根据图形信号的变化来监控其功能能力。这例如可以通过对视频信号发生器的相邻部位的一种简单的比较来进行。这里也可以是一种图样比较，也就是与定性的信号变化的比较。可以对趋势或静态参数进行分析，或者可以将相关方法应用在该图形信号变化上，但是此处也可以应用光谱方法如傅立叶光谱的分析、小波光谱的或反差光谱(Kantrastspektrum)的分析。
此外有利的是：如果视频信号发生器具有至少两个生成图形的传感器的话，那么它就通过这两个生成图形的传感器的输出信号的对比来校验其功能能力。因而就能够充分利用一种高分辨传感器的组合的冗余，例如一种阵列或者一种立体摄像头那样。此处也可以应用分析图形信号的变化的方法。这里也可以通过对传感器信号的一种时间上的分析或者对于记录的动态过程的分析而充分利用时间上的冗余。
视频信号发生器的自动监控可以在一个初始化阶段或者也可以持续地或间隔地在工作过程中进行。
此外有利的是，视频信号可以连接一个诊断单元，它可以激活视频信号发生器的自动监控。该诊断单元可以布置在汽车里或者也可以在汽车外面，以便通过无线电连接来实施自动监控。可以考虑在通过诊断单元来激活时也执行一个扩展的测试程序，这是因为可以例如传输图样数据，或者也可以进行长时测试。此外可能有利的是：视频信号发生器可以手动激活用于自动监控。为此该视频信号发生器具有相应的操作元件或接口，它们通过一个装置的操纵而启动自动监控。
尤其可以配置视频信号发生器以产生景深图象(tiefenbild-gebend)，也就是说例如应用了两个图形传感器，以便保证物体的一种景深分辨率。对此也可以应用一种图形传感器的矩阵或一种阵列。也可以考虑用一种按照另外的物理学原理而工作的景深图象传感器，这种原理例如象运行时间原理(Laufzeitprinzip)或者结构化照明原理。
为了自动监控，但也为其它目的，可能有利的是设有一个照明装置，该装置配属于该视频信号发生器。
附图说明
本发明的实施例表示在附图中并在以下的描述中对其进行详细说明。附图示出：
图1按本发明的视频信号发生器的一个第一方块图；
图2按本发明的视频信号发生器的一个第二方块图；
图3按本发明的视频信号发生器的一个第三方块图；
图4一个第四方块图；和
图5一个第五方块图。
描述
高显影的、高分辨率的形成图形或景深图形的测试系统对于在汽车技术中的应用越来越使人感兴趣。作为基于视频的协助系统和安全系统尤其可以应用在这里。越要强烈地减轻人们的负担，那么这样的测试系统就必须越可靠。在这方面，用于探测一种事故并引入适宜措施的系统的能力也是具有重大意义的。按照本发明则建议了这样一种视频信号发生器，它具有自动监控的能力，其中这种视频信号发生器装入到汽车里。本发明的核心是使这种自动监控的功能集成在一种高分辨率地形成图形或景深图形的测试系统里。
由于这种测试系统为了产生测量值具有至少一个功能强大的分析处理单元，因此可以如下来实现自动监控的功能：借助于处理单元通过信号处理的方法由传感器信号本身求出可以推断出传感器或者测试系统的功能能力的数值。更合适地对有关信号变化的基本知识和经验知识进行分析处理。在最简单的情况下将一个由图形信号推导出的特征值与一个极限值或者一个极限值组进行比较，该极限值(组)存储在配属于该视频信号发生器的一个存储器里。
另一种方法是根据多个不同的参数值对系统状态进行评价。若超过了极限值或者按另外的方式找出了一种直至传感器失效的受到限定的功能性能，那就通过一个适合的接口传输一个相应的状态报告，但至少报导视频信号发生器的故障。在其它情况下通过该接口来传输视频信号发生器的高效功能。自动监控可以在视频信号发生器的初始化阶段期间在某些时刻或者永久地执行。也可以从外部进行自动监控，也就是说通过一个上置的系统如一个诊断单元或者手动来激活。可以考虑的是：若通过一个诊断系统来激活，那么也可以执行一个扩展的测试程序，因为可以例如传送图样数据或者也可以进行长时测试。
图1表示了按照本发明的视频信号发生器的第一种方块图。物理过程10(场景)通过传感器12成像为图形信号。传感器12与一个处理单元13形成了一个测试系统。所述由传感器12所产生的图形信号由该处理单元13进行预整理和加工处理。通过一个第一接口14就使测试信号、就是图形信号传输至另外的系统里、例如一个用于乘客识别的控制装置。
通过另一个接口15传输了此处表示的视频信号发生器的状态并且也根据图形信号确定了这种状态。如上所示，视频信号发生器的状态-也就是它的自动监控-或者通过充分利用有关其不变的图样的基本知识、或者有关测量信号变化或一种传感器组合的冗余的经验知识、或者通过充分利用时间上的冗余来实现。接口14和15也可以汇总在一个接口里，然后只在逻辑上分开。接口在此处可以是双线接口，也可是通向一个总线系统的接口。
图2则表示了一个视频信号发生器，它具有一个以上的传感器用于摄像，并因此进行配置也用于景深图象成像。例如此处表示了三个传感器22至24，但是可以只应用两个传感器或更多的传感器。因此，测试系统21由传感器22至24和处理单元25组成。物理过程20(场景)通过传感器22-24成像。处理单元25接收图象传感器22至24的图象信号，对这些信号加工处理并根据对这些图象信号的分析处理将信号送至接口26至27，以便一方面传输视频信号发生器的状态，另一方面传输测试信号本身。传感器22至24可以连接在处理单元25的各个接口模块上，然而该传感器也可以通过一个多路转接器或者一个内部总线与处理单元25连接。视频信号发生器可以设计在一个结构单元里，其中也可以集成接口26和27。然而也可以使这些所有组件没有外壳，而是分部地布置。该处理单元25则如上所述对图象信号进行分析，以便实现对于视频信号发生器的自动监控。
图3表示了按本发明的视频信号发生器的一个第三方块图。这里有两个传感器作为视频摄像机31和32，它们连接在一个处理单元33上。该单元具有一个程序34用于传感器数据处理，还有一个程序35用于自动监控。自动监控程序35也是从摄像机31和32的图象信号来实现。另外处理单元33还控制一个照明单元或者一个信号发送器36，以便例如通过比较该自动引起的图样与其内部的典型图样而实行自动监控。处理单元33另外还连接在接口37和38上，该接口分别用于传输测试信号，也就是说用于传输图象或景深图象以及自动监控的状态或者结果。测试系统30由视频摄像机31和32、处理单元33和照明单元36组成。整个图象发送器用接口37和38来补充。传感器31和32此处设计成视频摄像机。输出信号输送给处理单元33，该单元为了产生空间的数据要实施适合的处理步骤如图象处理、相关方法或者三角测量。这种处理单元33但是也实施适合的方法用于对测试系统进行自动监控。立体视频测试系统的输出信号在该实施例中就是图象、景深图象和测试系统30的状态信号。
在以下表格里列举了可能导致所述测试系统的受到限制的功能能力的一些可能出现的问题。第2和3列包含有信号处理的适合的数据和方法，以便确定受限制的功能能力。
问题 已分析的数据 自动监控的方法的选择
(局部地)盖住了传感器 传感器1的灰度值图象 充分利用有关不变图样的基本知识：·自然出现的不变的周围环境特征，·由系统自动引起的不变的特征(例如借助一个照明模块)充分利用时间上的冗余：·传感器信号的时间上的分析·记录的动态过程的分析
传感器2的灰度值图象 参见传感器1的灰度值图象
传感器1和2的灰度值图象 充分利用有关测量信号变化的经验知识：·分析静态的参数充分分利用高分辨率传感器的一种组合的冗余：比较传感器组合的不同的单个传感器信号
景深图象 参见传感器1的灰度值图象
去除校准的探测 传感器1的灰度值图象 充分利用有关不变图样的基本知识：·自然出现的不变的周围环境特征·由系统自动引起的不变的特性(例如借助于一个照明模块)
传感器2的灰度值图象 参见传感器1的灰度值图象
传感器1和2的灰度值图象 充分利用高分辨率传感器的一种组合的冗余：比较传感器组合的不同的单个传感器信号
亮度调节的缺陷 传感器1的灰度值图象 充分利用有关测量信号变化的经验知识：·对传感器的相邻部位进行简单的比较·与极限值比较·与定性的信号变化进比较·分析趋势·静态参数的分析·其它的光谱性能的分析充分利用时间上的冗余：·传感器信号的时间上的分析·所记录的动态过程的分析
传感器2的灰度值图象 参见传感器1的灰度值图象
传感器1和2的灰度值图象 充分利用高分辨率传感器的一种组合的冗余：比较传感器组合的不同的单个传感器信号
图象清晰度上的缺陷(散焦) 传感器1的灰度值图象 充分利用关于测量信号变化的经验知识：·分析静态参数·分析反差光谱·分析其它的光谱性能充分利用时间上的冗余：·传感器信号的时间上的分析·对于所记录的动态过程的分析
传感器2的灰度值图象 参见传感器1的灰度值图象
传感器1和2的灰度值图象 充分利用高分辨率的传感器的一种组合的冗余：比较传感器组合的不同的单个传感器信号
一种基于立体视频的测试系统可以看作一种高分辨率的生成图象或景深图象的测试系统的一种典型实例，在此系统上可以应用许多所介绍的信号处理或图样识别的方法用于进行自动监控。尤其是一种很大程度上独立的单个传感器信号的产生应该可以实现一种高效的自动监控性能。
图4表示了按本发明的视频信号发生器的一个第四方块图。视频传感器系统40具有一个摄像机系统42，该摄像机系统一方面与一个图象预处理器43相连，另一方面与视频传感器系统的一个输出机构相连接。图象预处理器43与一个比较单元44连接，该比较单元44通过一个输出机构与一个处理单元45连接，而且通过一个输入机构与一个用于结构化照明的装置连接。处理单元45通过视频传感器系统40的一个输出机构提供传感器状态。
用于结构化照明的装置41用一种结构化的光(StrukturiertenLicht)作为一个参照图样照射视频传感器系统40的周围，而且在此处尤其是一个在其上使参照图样成像的表面47。这个表面称为参照表面47。参照表面47是刚性的和位置固定的。作为参照表面可以设想为在视频传感器系统40的检测范围内存在的物体表面、例如在应用传感器来监控汽车内部空间时的车顶内衬。但也可以是专门的标定物体，它们例如在加工过程中就装在规定的位置和方位上。
可以由一个或多个摄像头构成的摄像系统42检测在参照表面47上的参照图样。在比较单元44里使该二维的摄像图象与参照图样进行比较，其中也可以是指已经在任选的图象预处理器43里进行了预加工的二维摄像图象。这种预加工可以是一种过滤。比较单元44可以具有一个存储单元，在该存储单元中例如存入了参照图样，如果这种图样并不由用于结构化照明的单元以信号的形式输送的话。在处理单元45里则根据比较单元44的结果来求出传感器状态。例如可以将此视为传感器状态：传感器被遮盖住了或者没有遮盖住，和/或传感器光学系统聚焦或不聚焦，和/或光学成像失真或不失真。处理单元45可以含有一个存储器，其中例如可以存储例如在将参照图样与一个受干扰的视频传感器系统的摄像图象进行比较时所形成的某些图样。
例如用上面所述的装置可以确定传感器的一种散焦，其方法是要分析是否在摄像图象里存在有参照图样的清晰的影像。此外还可以检测是否该参照图样完全地并无失真地在摄像机图象内成像，从而探测传感器是完全地或者局部地遮盖住了。光学影象的失真导致参照图样失真成像到摄像机图象里，并因此可以借助于比较单元44和处理单元45来确定。用该系统能够探测的另外的缺陷是光学系统的污染和绝对标定的失调。这里探测了参照图样的引起的移动和失真。对于这些数据甚至可以进行初始标定或补充标定。
用于结构化照明的装置41可以集成在视频传感器里。但是特别是在加工过程中和在一个车间里为了检验该视频传感器，一个与视频传感器分开的装置也用于结构化的照明。在这种情况下必需对该装置进行规定的对齐用于相对于视频传感器的结构化的照明。在这种方法中在最简单的情况下也就对结构化照明的视频图象进行直接的解释。也可以是对三维图象的一种分析处理。
图5表示了另外一个方块图。一个视频传感器系统50具有两个摄像头52和53，它们将摄像图象分别供给一个单元54用于确定三维的测量值。由此则得出了一个三维的点云(Punktwolke)，它一方面输送给一个信号预处理装置55，另一方面传输给视频传感系统50的一个输出机构。信号预处理装置55连接在一个比较单元56上，在该比较单元上还连接一个用于结构化照明的装置51。比较单元56通过一个数据输出机构连接到一个处理单元57上，该处理单元又输出了传感器状态。
用于结构化照明的装置51照亮了在视频传感器周围环境58里的参照表面。反射的图样由摄像头52和53摄取。单元54由摄像图象根据立体测量原理确定三维的点云。除了确定三维点云之外，也可以直接对二维摄像图象进行分析处理。另一种方法在于借助于一种按照行程时间的原理工作的距离传感器(Range-Sensor)对三维测量值进行分析处理。

Claims (11)

1.布置在一个汽车里的视频信号发生器，其特征在于，该视频信号发生器的配置应使该视频信号发生器能根据图形信号来监控其功能能力。
2.按权利要求1所述的视频信号发生器，其特征在于，该视频信号发生器具有一个处理单元(13，25，33)，该处理单元由图形信号推导出至少一个值，该处理单元(13，25，33)将此值与至少一个极限值进行比较用于监控功能能力。
3.按权利要求1或2所述的视频信号发生器，其特征在于，该视频信号发生器具有一个接口(15，26，37)，该接口的配置应保证能通过该接口(15，26，37)传输视频信号发生器的功能能力。
4.按上述权利要求之一所述的视频信号发生器，该视频信号发生器的配置应使其能根据至少一个不变的图样来产生图形信号。
5.按上述权利要求之一所述的视频信号发生器，其特征在于，该视频信号发生器的配置应使其能够根据图形信号的变化来监控其功能能力。
6.按上述权利要求之一所述的视频信号发生器，其特征在于，该视频信号发生器具有至少两个生成图象的传感器(31，32)，其中该视频信号发生器通过对所述至少两个生成图象的传感器(31，32)的输出信号进行的比较来检验其功能能力。
7.按上述权利要求之一所述的视频信号发生器，其特征在于，该视频信号发生器的配置应使其在一个初始化阶段能够监控其功能能力。
8.按上述权利要求之一所述的视频信号发生器，其特征在于，该视频信号发生器可与一个诊断单元相连接，该诊断单元激活视频信号发生器的自动监控。
9.按上述权利要求之一所述的视频信号发生器，其特征在于，该视频信号发生器的配置应使自动监控能够手动地激活。
10.按上述权利要求之一所述的视频信号发生器，其特征在于，该视频信号发生器的配置能产生景深图象。
11.按上述权利要求之一所述的视频信号发生器，其特征在于，该视频信号发生器具有用于照明的装置(36)。
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